真空堆载联合预压法在公路软基处理中的应用论文--本科毕业论文.doc

毕业设计报告（论文）

课题名称 真空堆载联合预压法在公路软基处理中的应用
专 业 土木工程(道路与桥梁 )
学生姓名 陆亮 学号 732002110820231
指导教师 周载权
顾问教师 廖公云
起讫日期 2010年4月-2010年12月
设计地点 江苏省如东县沿海经济开发区风光大道

摘 要

本文结合软土路基的特点以及公路软土路基常用的处理方法，以及苏334省道复线沿线的工程地质条件和施工需要等因素，采用了真空联合堆载预压法处理沿线的软土路基，介绍了真空联合堆载预压加固软土地基的原理、优点和施工工艺，通过工程实例证明它是一种经济而有效的软基处理方法。
关键词：真空联合堆载预压 软土地基 加固

3

Abstract

In this paper, the characteristics of soft soil subgrade and the road commonly used in soft soil foundation treatment, and the Soviet Union double-track along the 334 provincial highway and construction needs of engineering geological conditions and other factors, combined with vacuum preloading treatment of soft soil along the embankment, introduced by vacuum preloading Soft principle, advantages, and construction technology, engineering example to prove that it is an economical and effective method for soft ground.
Key words: vacuum preloading combined soft foundation

真空堆载联合预压法在公路软基处理中的应用
目 录

前 言 1
第一章 软土路基的特点分析 2
第二章 公路软土路基的常用处理方法 3
2.1 高压喷射注浆技术 3
2.2 冻结法 3
2.3 挤密法 3
2.4 机械碾压法 4
2.5预压法 4
2.6 复合地基处理方法 5
第三章 真空堆载联合预压法在工程实例中的应用 6
3.1 工程概况 6
3.2 工程地质条件 6
3.3真空堆载联合预压理论研究的目的 6
3.4 真空堆载联合预压加固机理 6
3.5真空联合堆载预压法中最终沉降量和工后沉降 8
3.6 强度增长机理 8
3.7地基抗失稳能力 10
3.8真空联合堆载预压加固地基的优点 11
3.9工程应用....................................................................................................................................11
3.10效果分析 17
第四章 结论 25
谢 辞 26
参考文献 27

前 言

由于苏334省道复线沿线属长江三角洲冲积平原地貌区，路线大部分通过鱼塘区和虾塘区，地基软土层分布广泛且厚度大、强度低，由于高填方路基沉降量大、工期紧，根据工程各路段软土地基的特点，此标段软基主要采用真空联合堆载预压方法的处治。真空预压法最早由瑞典皇家地质学院的W. Kjellman教授于1952年提出的，1958年首次应用于美国费城机场跑道扩建工程。到了20世纪80年代，我国对该项加固技术联合攻关，重新进行了探索、研究，使该法日臻完善，先后在天津新港、浙江舟山市老塘山煤码头、京珠高速公路等诸多工程建设项目中应用，真空预压已成为加固软土地基有效的、常规实用的方法。真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压法基础上发展起来的，其通过负压真空（压力）和堆载（正压）使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水通道（塑料排水板或袋装砂井）逐渐排出，使土体产生固结变形，具有真空预压和堆载预压的双重加固效果。本文所要解决的问题是加固沿线的软土路基，减少路基的沉降量，缩短施工工期。为了达到预想的目的，本文采用真空联合堆载预压方法来处理。本工程运用真空联合堆载预压法加固软土地基，充分发挥了真空预压法及堆载预压法两种软基处治的优势，加速了软基排水固结的速度，施工中路基的稳定性能得到保证，使路基填土明显加快，能够缩短施工期及预压期，因此，真空联合堆载预压法加固软基是一种安全可靠而经济有效的方法。

27

第一章 软土路基的特点分析

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土的成分变化很大，它们不仅含有碎屑物质，而且还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐等)和生物成困物质(腐殖泥等)，其物质来源与周围岩性基本一致，在静水或缓慢的流水环境中沉积面成，沉积物常带有粉砂颗粒，呈现明显的层理。因此，软土的地区蓥异性很大。大量的研究和实践表明，软土具有以下共性：(1)含水量较高、孔隙比较大。其原因是软土的成分主要由牯土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质。粘粒的矿物成分主要为蒙脱石，高岭石和伊利石。这些矿物品粒很细，呈薄片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地质环境中沉积形成各种絮状结构。(2)具有触变特征。当原状软土受到扰动(搅拌、挤压等)以后，结构连接受到破坏，土的强度显著降低。其灵敏度一般在3-4之间，个别高达8-9。(3)具有明显的流变性。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，并在主固结沉降完毕之后还可能产生”r观的次固结沉降。(4)高压缩性。软土的压缩模量Es＜4MPa，大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右，作为地基时的沉降量很大。(5)低强度。软土多属近代水下细颗粒沉积士，其天然排水抗剪强度一般小于20kPa，有效内摩擦角仅为儿度甚至接近干零。软土抗剪强度试验值与试验方法、排水条件等密切相关，如采用固结快剪，则粘聚力和内摩擦角将比快剪指标大。在荷载作用下，如果软土能够充分排水固结，则其强度将得到明显的改善。(6)渗透性小一般竖向渗透系数在(106～108cm／s)之间，但其水平向的渗透系数较大，特别当含有水平夹砂层时更为显著。(7)不均匀性。由于沉积环境的变化，粘性上层中常局部夹有厚薄不等的粉上(砂)，使水平和竖向分布有所差异，作为地基则易产生不容许的差异沉降。

第二章 公路软土路基的常用处理方法
2.1 高压喷射注浆技术
高压喷射注浆技术是20世纪70年代从日本引进的一种加固松软土体的应用技术，是化学注浆技术结合高压射流切割技术发展起来的。其实质是采用钻机先钻进至预定深度后，由钻杆一端安装的特别喷嘴，把水泥浆液高压喷出，以喷射流切割搅动土体，同时钻杆边旋转边提升，使土粒与水泥浆混合凝固，从而造成一个均匀的圆柱状水泥土固结体，以达到加固地基和止水防渗的目的，高压喷射注浆是一项加固和防渗的新技术，需要有一个发展和完善的过程。成桩质检技术的研究，喷嘴结构及管路的改进，施工设计质检规范的制订，现场技术管理问题，降低成本和冒浆等问题，高压喷射注浆技术主要应用在N值(土壤标准贯入值)为0~30的淤泥、粘性土、砂土、砂砾及含部分卵石层的地基中，用于铁路、公路和建筑物基础加固防止下沉，坝基等防渗帷幕，以及施工中的临时支护等。
2.2 冻结法
冻结法采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法，或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接，而使冷却液在内流动，从而使软而湿的土进行冻结，以提高土的强度和降低土的压缩性。适用于各类土，特别在软土地质条件，开挖深度大于 7-8m，以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施。
2.3 挤密法
挤密法是利用挤密或振动使深层土密实，并在振动或挤密过程中，回填砂、砾石、碎石、灰土、二灰或石灰等，形成砂桩、碎石桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩，与桩间土一起组成复合基础，从而提高地基承载力，减小沉降，消除或部分消除土的湿陷性或液化性。 砂（砂石）桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法，一般适用于杂填土和松散砂土，对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用。灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5～10m 的湿陷性黄土和人工填土。
2.4 机械碾压法
机械碾压法是指挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等，它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用于基坑面积和开挖土方量较大的回填土方工程，适用于处理浅层非饱和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基，这种方法简易可行，但仅限于浅层处理，一般不大于 3m，对湿陷性黄土地基不大于 5m；如遇地下水，对于重要工程，需有附加降低地下水位的措施；干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等；它可提高持力层的承载力，减小沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。
2.5预压法
又可分为堆载预压法、降水预压法、真空预压法以及真空一堆载联合预压法等。
(1)堆载预压：堆载预压要有便宜方便的原材料，卸载后易于处理和利用。实际上，填方工程开始即对地基逐步进行了加载预压。但为了考虑通车以后的活荷载作用所引起的沉降，所以，尽管堆载到了路基面，还需要计算这些汽车荷载作用。具体应按换算土柱加足土方才算满荷。此后再加载时称为超载。超载后静置的时问为三个月，实测沉降达到要求并稳定后撤除。现在在堆载预压时经常附以砂垫层、砂井或塑料排水板等排水措施，以增强其排水能力，加快固结速度。
(2)降水预压法：通过井点抽水使地下水位降低，从而增加土的自重应力，以达到预压的目的。由于使用了降水法，就不需控制加荷速率，也不会有因孔隙水压力增高，而使地基破坏的情况，因此施工速度可以提高。
(3)真空预压：真空预压法是排水固结法的一种，主要由排水系统和加压系统两部分组成：排水系统主要包括竖向排水体和水平排水体，竖向排水体常用塑料排水板、袋装砂井、透水软管等，水平排水体常用砂垫层（纯净中粗砂），对于砂源紧缺、砂价较贵的地区可采用技术可靠的塑料盲沟或透水软管等土工合成材料，以降低工程造价。设置排水系统主要为了改变地基原有的排水边界条件，传递真空压力，增加孔隙水的排出通道，缩短排水距离，以便在上部荷载作用下能以较快的时间使地基土的有效应力增加，地基土产生固结，完成预定的地基加固效果，满足工程建设需要。加压系统主要是指抽真空装置。
(4)真空联合堆载预压法：这种方法是在进行真空预压的同时，在地基上再进行堆载。与一般的堆载预压法相比，真空联合堆载预压法可以充分发挥真空预压和堆载预压各自的优势，加速孔隙水的排出和地基的固结，提高加荷速率，缩短工期，增大加固深度及减少工后沉降。
2.6 复合地基处理方法
这种方法主要有粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等，软基处理单价较高，特别是对软土层厚的高填土路堤，如采用粉喷桩设计，对软土层厚度大于10.0m，填土设计标高8.0m以上的路堤，粉喷桩间距取1.0m，喷粉量50kg/m，其每平方米的单价是压密注浆方法的2-3倍；若采用旋喷桩处理单价更高，大约是压密注浆处理的3-4倍。另一方面成桩的质量难以控制，如粉喷桩，理论上讲成桩有效长度可达25m以上，但大量的工程实例反映，粉喷桩桩长过大，其质量难以保证；在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。在施工条件良好的情况下，复合地基处理方法有自己的优势，如在结构物反开挖过程中，它可以起到支护作用；在桥头附近路基处理中，它可以提高桥背土体填筑速度、减小工后沉降等。

第三章 真空堆载联合预压法在工程实例中的应用
3.1 工程概况
苏334省道复线公路B2标路基底宽度26.5m，双向四车道。沿线属长江三角洲冲积平原地貌区，路线大部分通过鱼塘区虾塘区，地基软土层分布广泛且厚度大、强度低，由于高填方路基沉降量大、工期紧，根据工程各路段软土地基的特点，我标段软基主要采用了真空联合堆载预压方法处治。
3.2 工程地质条件
（1）填筑土：褐黄色、灰黄色，主要由粘性土组成，厚度一般为0.9-2.1m。
（2）淤泥、淤泥质土：沉积土，灰黑色、灰色，局部为淤泥质土与粉细砂互层，含腐植质，呈流塑状，饱和，属高压缩性土。平均含水量49%，最大达60%以上，密度1.70g/cm3，孔隙比1.419，液性指数1.25。该层分布广泛，厚度为5.0-20.0m。
3.3真空堆载联合预压理论研究的目的
众所周知，路桥工程中，地基土体在上部结构荷载作用下的变形，实际上包括了土颗粒结构的压缩，土中空隙水的排出过程，它包括了：压缩量的绝对大小，最终沉降量的大小；压缩量随时间的变化；软土地基在荷载作用下强度增长的规律等。而研究真空堆载联合预压理论的目的在于如何使上述变化向有利于公路工程的发展：
（1）地基的最终沉降和工后沉降问题。
（2）在真空堆载联合预压作用下，土体的固结程度和强度增长问题。
（3）真空堆载联合预压对路基稳定性的影响。
3.4 真空堆载联合预压加固机理
真空预压理论最早由瑞典皇家地质学院的W. Kjellman教授于1952年在美国土体加固会议上提出的“利用大气压加固粘土的说法”，此后国内外许多专家学者和科研部门对此进行了一系列的研究，1958年首次应用于美国费城国际机场跑道扩建工程。我国对真空预压理论的研究开始于20世纪50年代末60年代初，到了20世纪80年代，我国对该项加固技术联合攻关，重新进行了探索、研究，使该法日臻完善，先后在天津新港、浙江舟山市老塘山煤码头、京珠高速公路等诸多工程建设项目中应用，真空预压已成为加固软土地基有效的、常规实用的方法。由于真空预压理论为解决软土地基的沉降速度、固结进程、地基承载力等问题提供了可能，目前国内外许多专家学者仍在不遗余力地致力于该理论的研究。
真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压法基础上发展起来的，两者都属于排水固结法，具有真空预压和堆载预压的双重加固效果,但不是两者简单的叠加。根据达西渗透定律, 土体中孔隙水的渗透速度与水力坡降(Δh/ L) 成正比,增加水头差Δh 或减少排水距离L ,均可以加速,土体排水固结。其通过负压真空（压力）和堆载（正压）使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水通道（塑料排水板或袋装砂井）逐渐排出，使土体产生固结变形。
采用真空预压法加固地基时，在抽气前，密封膜内外都受大气压力作用，土体孔隙中的气体与地下水面以上都是处于大气压力状态。抽气后，密封膜内砂垫层中的气体首先被抽出，其压力逐渐下降，密封膜内外形成一压力差（△P），使密封膜紧贴于砂垫层上，这个压力差称为“真空度”。砂垫层中形成的真空度通过垂直排水通道逐渐向下延伸、扩展，引起整个加固区内孔隙水压力降低，使形成的孔隙水压力小于原静水孔隙压力，即静水孔隙水压力负向增长，形成负的超静孔隙水压力。从而使土体孔隙中的气体和水由土体向垂直排水通道渗流，最后由垂直排水通道汇至地表砂垫层中被真空泵抽出。通过真空预压过程中的抽真空使加固区内超静孔隙水压力降低，促使地基土体产生排水固结，达到了最终加固地基的目的。
堆载排水预压法是利用路基本身作为荷载，对被加固的地基进行预压，软土地基在此附加荷载作用下产生正的超静水压力，在路基填筑及填筑完成以后，超静水压力慢慢消散，土体有效应力不断增长，土体产生固结，强度得到增长。
真空联合堆载预压法的施工步骤一般可分两步进行,首先,按常规方法进行真空预压施工。当真空度达到要求后,在真空预压膜上逐级堆载,使地基在真空与堆载的共同作用下得到加固。
3.5真空联合堆载预压法中最终沉降量和工后沉降
根据土力学理论，地基沉降包括两方面的内容,一是地基表面的最终沉降，二是沉降的时间过程。首先，地基的最终沉降量也就是它的最大沉降量与土质的性质和土体所承受过的荷载压力有关，根据卡萨格兰德1936年的先期固结理论，当土体历史上受到过的固结压力大于目前的荷载压力时，对该土体而言则处于超固结状态，此时土体将不产生变形或仅产生微小变形;但当目前土体所承受的荷载力大于原有固结压力时，此时土体处于欠固结状态，土体在新的荷载作用下将继续压缩变形。在真空堆载联合预压法模式中，由于其所堆荷载即为今后的路堤荷载，而真空荷载则作为今后的路面荷载及超载，所以今后路基土体则处于超固结状态下，其最终沉降量是不变的，而工后沉降量主要取决于前期沉降的大小及速度，这就是沉降理论的另一方面即沉降随时间的变化问题。
根据土力学的基本知识，在外荷载的作用下，土中孔隙水排出，土体因发生体积变化而压密的过程称为固结，而地基土层在某压力的作用下，经历T时所产生的变形量与最终变形量之比称为固结度（Ut=St/S）,它是衡量土体压缩的标准。根据太沙基固结理论，土体的变形速率取决于孔隙水的排出速率，即孔隙水压力的消散速率。当然，这里讲的固结是指土体的主固结，而因土颗粒蠕动产生的次固结则作为工后沉降，在此不做考虑，也就是说，当土中的超孔隙水压力u=0时，其固结度Ut=100%。
在真空联合堆载预压法中，由于真空预压和堆载压力同时作用于土体，使孔隙水的压差很大，孔隙水压力消散速度很快，也就是说土体的前期沉降较快，随时间的推移，沉降速率衰减快，沉降稳定所需要的时间短，从而使工后沉降相对减少，这对路基工程质量是十分有利的。
3.6 强度增长机理
从有效应力路径分析, 加固前地基应力状态如图1. 平均应力为p ′0= (R′10+ R′30)/2, 式中, R′10和R′30分别表示加固前地基土体中的最大有效主应力和最小有效主应力. 加固过程中, 地基土体增加的有效应力为ΔR′。 由于孔隙水压力是一个球应力, 所以在各个方向均增加ΔR′, 因此,R′1= R′10+ ΔR′; R′3= R′30+ ΔR′。

(a) 加固示意图

图1 真空排水预压加固软土地基的应力分布示意图
式中, R1′和R3′分别表示加固后地基土体中的最大有效主应力和最小有效主应力。 图2 中, 其有效应力圆由D 位置向右移到D ′, 平均应力由p ′0 增加到p ′= p ′0+ΔR′。但是, 应力圆的半径没有变化,当加固的荷载移除之后, 地基土的强度沿着超固结包线退回到F 点, 从图2 中可看到, 和原来强度相比增加了ΔS, 即软土土体强度提高了ΔS。

图2 土体强度应力圆变化示意图
真空堆载联合预压法实际上是真空排水预压法和堆载预压法的联合应用, 理论和实践都已经证明这两种方法可以联合使用, 两种方法加固时分别产生的负的超静水压力(真空预压) 和正超静水压力(堆载法) 是可以叠加的, 能使土体产生快速的固结并使土体强度得到增长. 在路基的稳定性方面, 真空排水预压法由于负压的存在使加固的路基的侧向变形是向着路基方向发展的, 而堆载预压法由于荷载的作用, 侧向变形是向着远离加固区的, 两种方法联合使用的好处就是能使路基的侧向稳定性得到更好的控制, 能够降低路基的失稳可能性.
由于侧重点的不同, 真空堆载联合预压法分为两种: 一种是真空预压能提供的加固荷载不够,这时, 可以辅以堆载预压来补充. 另一种就是把自载(自身的重量) 作为主要荷载, 而把真空压力作为超载对待, 这个自载在工程结束后往往不能被移走, 例如公路路基处理中的填土荷载.
3.7地基抗失稳能力
一般地说，由于软土地基土地的抗剪强度较低，而且排水固结速度比较缓慢，所以路基工程成败的前提就是土体的稳定性。根据工程经验估计，路堤的极限高度约为3.85-5.06m，而在以往的超载预压处理软基路堤中，超高的荷载往往接近或超过天然地基承载力，如果加荷速度控制不严，地基强度增长速率低于加载速率，路堤就会因地基的破坏而滑动。因此必须对加载过程中的地基稳定性严加控制，这是经过多次经验教训总结出来的，已成为公认的共识。
根据我国《建筑地基处理规范》，关于地基稳定性现场监控有三个标准，即沉降、位移和孔隙水压力。也就是说，在路堤填筑过程中，地基的沉降速率，地基的侧向位移和土体中的孔隙水压力是控制路基稳定性的三大因素。在真空堆载联合预压模型中，由于路堤填筑前，首先对土体施加真空负压力并在其影响下提高土体中有效应力，而土中的剪应力不变，使土体进行固结，达到增强土体强度的目的，提高了土体的抗失稳性。这样一来，在路堤填筑时，土体中的剪应力就不易于超过已提高的土体抗剪强度，从而使路堤的建筑速度大大提高，缩短了工期。
另外，在真空堆载联合预压模式中，由于真空加压阶段整个加固区始终处于负压状态，土体产生向内的收缩变形，该向内的收缩变形可以抵消填土产生的向外挤压状态，因此对路基的稳定相当有利。
3.8真空联合堆载预压加固地基的优点
真空预压法适用于渗透性比较小的饱和软粘土地基，其主要优点是：⑴加荷面积大、速度快，不需要大型的机械设备，而是利用大气来加固软土地基，不需要大量的预压材料及实物，可以减少取土、弃土数量，有利于减少水土流失和环境保护工作，为该法的突出特点；⑵真空预压法加固软土地基时，作用于土体的总应力并没增加，降低的只是孔隙水压力，土体只发生了收缩变形，不产生剪切变形，地基不会产生侧向向外挤出，仅有侧向收缩，因此真空排水预压荷载无须分级施加，可以一次施加而不会引起地基失稳；⑶真空预压法是通过垂直排水通道向土体传递真空度，使真空度在整个加固区范围内是均匀分布的，因此加固后的地基比堆载预压加固的要均匀，加固过程的平均沉降量更大。但是，单纯的真空预压处理软基其预压荷载不超过100KPa，使用受到较大限制。
堆载预压可以有效地减少软土的次固结沉降，其缺点是：⑴预压期路堤容易失稳；⑵预压时间比较长。而真空预压与堆载预压的联合应用，可以取长补短，两种方法同时使用时分别产生负的超静水压力（真空预压）和正超静水压力（堆载预压），理论上是可以叠加的，而且可以使土体产生快速的固结，强度得到增长；在路基稳定性方面，真空预压法由于负压的存在使加固路基的侧向变形向着路基内侧发展的，而堆载预压由于荷载的作用，侧向变形向着远离加固区的。因此，两种方法联合使用能更好控制路基的侧向稳定性，降低了路基失稳的可能性。
3.9工程应用
3.9.1 工程设计情况
苏334省道复线公路B2标段，主线长6公里，真空联合堆载预压加固面积约32126m2。竖向排水体采用B型塑料排水板，间距1.2m，长度以打穿淤泥层为原则；水平向排水体采用50cm厚的砂垫层，并在砂垫层中布置排水滤管和主管，采用φ75mm的PVC管，间距为5m，每800 m2左右的处治面积配备一套真空装置，膜下真空压力应维持在80KPa以上。
3.9.2 真空联合堆载预压施工
（1）施工工艺顺序
真空联合堆载主要施工工艺顺序如下：
平整场地→量测地面起始高程→铺设50cm中粗砂垫层→打设排水板、施工水泥搅拌桩墙和粘土搅拌密封墙→安设监测仪器→铺设真空滤管、安装真空设备→铺设膜下土工布和密封膜、开挖密封沟→回填密封沟及埋膜、连接主管到抽真空装置→设置膜上沉降标→测沉降初值→试抽真空→检查膜上及密封沟漏气情况→真空加载并开始路基处理监测→膜下真空度达到80KPa10天后→铺设膜上土工布→铺设50cm中粗砂垫层→填筑路堤→真空联合堆载预压2个月并地基平均固结度达到设计要求进行真空卸载→堆载预压至沉降符合路面施工的要求。
（2）水泥搅拌桩墙施工
水泥搅拌桩墙采用单轴深层搅拌机(搅拌机功率45～55KW)施工，采用6搅4喷施工工艺，桩径60cm、桩与桩之间相互搭接10cm。水泥采用P.O.32.5级普通硅酸盐水泥，掺入量为20％，水灰比0.5。整个施工分施工准备阶段、工艺性试桩阶段、正式施工阶段，其中施工准备阶段委托有资质的单位进行水泥土的室内配合比试验，要求90天龄期的无侧限抗压强度应达到2.25Mpa以上；工艺性试桩阶段是确定现场地质条件下的成桩工艺及各项操作技术参数的可靠性；试桩经钻芯取样、标准贯入法试验合格后正式进行水泥搅拌桩墙的施工。
水泥搅拌桩的施工质量控制：⑴搅拌：搅拌机叶片设置六片，搅拌钻杆转速不小于45转/分，提升及下沉速度不大于1.0m/分钟；⑵制浆：水泥掺入量按20％控制，水灰比0.5制备水泥浆并测其比重，每罐浆液制备均应有记录。水泥浆液要严格按配合比制备，不得离析，超过3小时的浆液不得使用，浆液送到集料斗时应过筛过滤，防止堵塞喷嘴；⑶断浆处治：一旦断浆，必须补浆，且与断浆处搭接长度不少于50cm，保证成桩的连续性，相邻搭接桩施工间隔不得超过6小时。
（3）排水系统施工
排水系统包括水平和垂直向两个系统，分别为砂垫层和塑料排水板，其中在真空排水预压中,垂直排水通道不仅起着垂直排水、减小土体排水距离、加速土体固结的作用, 而且起着传递“ 真空度”的作用。设置排水系统前先要进行清淤回填及场地平整工作。砂垫层采用选用级配良好的中粗砂,无杂质,含泥量不宜大于5% ,密实后干密度> 16kN/ m3 。砂垫层施工采用自卸汽车自加固区附近的沙场运砂至施工区、挖掘机配合推土机铺设的方法，将其中的玻璃、贝壳和其它锋利物清除干净。塑料排水板采用震动沉管或静压式插板机施工，插板机配备“排水板深度自动记录仪”，排水板端头折弯埋入砂垫层内，并用砂填满插板时在板周围形成的孔洞。加固区周边塑料排水板打设原则:当加固区边线与相邻两个排水板中垂线距离大于0. 44m 时,在距离加固区边线20cm 处增加打设一根塑料排水板。为保证真空排水预压的深部密封效果, 打设深度不得进入地质报告中所述的透水层。施工过程中应及时将区域内的水排至区域外。一般采用的排水板性能指标如表1所示。
表1 联合加固中所用排水板的技术指标
项目 单位 指标 检测结果
纵向通水量 cm3/ s ≥50 63.6
复合体抗拉强度 kN/10cm ≥2.0 2.0
滤膜渗透系数 cm/s ≥5×10- 3 6.3×10- 3
滤膜等效孔径 μm < 100 85
纵向干态 ≥40 44.6
滤膜抗拉强度 N/ cm
横向湿态 ≥45 60.8
宽度 100±2 98.1
外形尺寸
厚度 mm 4.0±0.2 4.5
塑料芯板材质 100%聚丙烯新料 100%聚丙烯新料

（4）密封膜的加工与运输
密封膜在真空排水预压加固中起着关键的作用, 其质量好坏直接关系到膜下真空度的高低、加固的成败, 因此应十分重视其材料的质量。密封膜的选择应遵循重量轻、强度高、韧性好、密封好、抗老化、耐腐蚀等基本原则。本工程密封膜选用聚氯乙烯或聚乙烯薄膜，厚度为0.12-0.14mm，其加工后形状必须与加固区一致，密封膜每边长度应大于加固区相应边4~5m。密封膜加工采用热合法，严禁有热穿、热合不紧等现象，不宜有交叉热合缝。发现原料膜有孔、洞时，应及时补好。为保证接缝质量，宜在生产厂家粘合成一整块后运至工地，如面积过大时，可将其先拼成2-3块，留下几道缝在现场用PVC胶粘接。加工后的薄膜在运输前，应沿垂直热合缝方向收拢，不得卷成一卷。弯曲盘半径不得小于1m。运输时，应轻拿轻放，不得拖、拉，运输车厢内应预先铺好垫布或帆布，以保护密封膜安全运输。本工程采用江苏盐城鑫盛塑料制品有限公司生产的真空密封膜，具体试验检测结果如下：

表2 真空密封膜技术指标
项 目
单位
平均检测值
试样数
变异系数
设计相关要求
单位面积质量
g/m2
175
10
0.026
/
厚度
mm
0.14
10
0.048
0.12-0.14
拉伸强度(纵向)
KN/m
2.68
6
0.055
/
拉伸强度(纵向)
MPa
19.2
6
0.055
≥18.5
伸长率(纵向)
%
293
6
0.083
≥220
拉伸强度(横向)
KN/m
2.72
6
0.043
/
拉伸强度(横向)
MPa
19.4
6
0.043
≥16.5
伸长率(横向)
%
292
6
0.034
≥220
直角撕裂强度(纵向)
N/mm
63.7
6
0.242
≥40
直角撕裂强度(横向)
N/mm
64.9
6
0.128
≥40
渗透系数K20
cm/s
2.71*10-12
3
/
/
注:检测依据GB/T17688-1999、SL/T235-1999
（5）主、滤管加工与铺设
主管和滤管的材质采用φ75mm×3.5-4.0mm的PVC管，其中滤管上分布有均匀间距的孔洞，并在管外包裹起反滤作用的材料，即200g/m2针刺无纺土工布，起到只透水气不透砂的作用。铺设主管、滤管的位置按图纸放线定位，滤管使用长约30cm的胶管连接，胶管套入滤管长度宜为10cm以上，然后用铁丝扎紧，铁丝结头严禁朝上。主管和滤管之间用三通或四通来连接，三通和四通与各管之间是由二通来连接。现场铺设滤管时，给其套上预先缝制的反滤土工布套，并注意将主、滤管内外清洗干净，避免管内留有泥、砂，以防泥砂被吸入泵体损坏泵叶。将滤管埋在砂垫层中间，距泥面与砂垫层顶面的距离均应大于10cm。滤管周围必须用砂子填实，严禁架空漏填。滤管埋设完毕后，应平整砂面，清理石块、瓦砾等杂物。
（6）真空压力测头的制作与埋设
真空压力测头为一个小型过滤管，用软塑料管（尼龙管）将其与膜外真空压力表连接。测头应埋入砂垫层中，塑料软管（尼龙管）经过密封沟底引出。真空度测头的埋设位置及数量应符合图纸要求。
（7）铺设膜下土工布及密封膜
将砂垫层上的杂质、石块和尖锐物清除后，在砂垫层上铺设一层200 g/m2的无纺土工布，土工布要大于加固面积并伸入密封沟内。土工布的接头可用缝合搭接，缝合宽度为5cm，采用搭接则搭接宽度为30cm。然后铺设密封膜，铺设时, 膜不宜拉得太紧，从上风向向下风向伸展，加固区四周余留量保持基本一致。施工人员应穿软底鞋或布底鞋上膜，严禁穿带钉鞋上膜。每铺一层，均有专人检查，若有孔洞，及时粘补。当密封膜现场粘贴时，应保持粘贴部位的清洁，粘贴自上而下沿粘缝后退进行。另外，密封膜每边长度应大于加固区相应边4-5m，在密封沟内侧将膜铺平，薄膜过长时，可将其折于沟底，不可外铺于侧坡上。
（8）密封沟与密封墙施工
密封沟工作量虽不大, 但它直接关系到密封效果的好坏,由于该项工作具有隐蔽性, 所以有了问题也不易查出, 因此要认真、细致、严格地去做好这一工作。密封沟的开挖应沿加固区边界进行，其深度应满足密封膜埋设要求，沟内应平滑无杂物存在。沟底宽度应在0.4m以上，以保证密封膜与沟底粘土充分接触，满足密封要求。密封沟回填料应为不含杂物的纯粘土或淤泥，回填时应避免回填料直接撞击密封膜，以免击破漏气，回填时应分层压实。如透气层比较深，开挖深度不足以切断透气层时，根据设计可设置密封墙，密封墙深度应超过透气层以下不少于1m，粘土密封墙采用单（双）头深层搅拌机施工，采用4搅2喷施工艺，浆液为粘土浆。
（9）抽真空装置
抽真空装置采用射流式真空泵，由离心泵、射流喷嘴、循环水箱组成，按每800 m2左右的处治面积配备一套真空装置。在主管出膜口安装后，用钢丝橡胶软管把它与抽真空装置及时连接起来，采用铁丝将接头处扎牢，保证不漏气。
（10）真空联合堆载预压
①试抽真空
在正式抽真空之前，进行试抽真空，同时仔细检查每台射流泵的运转情况及薄膜的密封性，发现问题及时处理。试抽真空膜下真空度达到80KPa10天以上，若低于此值即属不正常，应立即查找原因及时处理。试抽开始，即应进行真空压力、沉降量等观测。试抽真空结束后，将膜下真空度、地表沉降、水平位移等观测数据报设计单位审核。
②铺设膜上层土工布、砂垫层（真空联合堆载）
试抽真空经检验合格（不漏气）后，采用真空联合堆载预压加固软土，在密封膜上再铺设一层无纺土布，要求同膜下层土工布一样。按设计要求铺设50cm上层砂垫层，铺设应小心仔细，不能将密封膜弄破，宜小型机械辅以人工铺设。如发现真空度不降，应立即查找原因并修补好后方可继续施工。
③正常抽真空
试抽达到要求后，可转入正常抽真空阶段，是真空预压加固地基的主要阶段，持续时间按照设计要求执行，抽真空所排出的水应用专用管道排出路基施工范围以外。
④路提填筑
抽真空正常后即可进行正常的路堤填筑，必须按照设计的真空联合堆载方案加荷计划控制填筑时间。
⑤加固过程中对地表裂缝的处理
运用真空排水预压法对软土地基加固时, 加固区外的土层是向着加固区移动的。土体移动会使地表产生一些裂缝, 这些裂缝会随加固过程的进行而发展, 这些裂缝发展到一定深度也会成为漏气的通道, 使膜下真空度降低, 因此一旦出现上述情况时, 要采取措施予以密封。简单有效的做法是发现有漏气时, 将拌制一定稠度的粘土浆倒灌到裂缝中, 泥浆会在重力和真空吸力的作用下向裂缝深处钻进, 泥浆会慢慢充填于裂缝中, 堵住裂缝、达到密封的效果。
⑥真空卸载
当路基满载及真空预压时间达到设计预压时间或实测路堤沉降量小于2mm/d，以及地基固结度已达到设计要求，监理工程师组织验收，即可真空卸载。
（11）做好加固过程中的管理
做好上述各项工作, 并不一定就能取得加固的预期效果,在加固的过程中还需实行科学而严格的管理, 它是保证加固取得良好效果的一个重要环节和措施。在下述三方面要做出安排与考虑。
① 有可靠的供电
电力供应的连续不断是保证抽真空装置连续工作的必要条件, 因此在现场安装设备前, 要弄清电源的供应方式和供应能力。抽真空系统中泵用电压为380V, 电的频率是50Hz, 每台泵的功率为7.5kW, 每套